Forschungszentrum Karlsruhe - Wissenschaftliche Berichte - FZKA 6743

INTERNATIONAL FUSION MATERIAL IRRADIATION FACILITY (IFMIF): NEUTRON SOURCE TERM SIMULATION AND NEUTRONICS ANALYSES OF THE HIGH FLUX TEST MODULE

S.P. Simakov, U. Fischer, V. Heinzel, U. von Möllendorff

Abstract
The report describes the new results of the development work performed at Forschungszentrum Karlsruhe on the neutronics of the International Fusion Materials Irradiation Facility (IFMIF). An important step forward has been done in the simulation of neutron production of the deuteron-lithium source using the Li(d,xn) reaction cross sections from evaluated data files. The developed Monte Carlo routine and d-Li reaction data newly evaluated at INPE Obninsk have been verified against available experimental data on the differential neutron yield from deuteron-bombarded thick lithium targets. With the modified neutron source three-dimensional distributions of neutron and photon fluxes, displacement and gas production rates and nuclear heating inside the high flux test module (HFTM) were calculated. In order to estimate the uncertainty resulting from the evaluated data, two independent libraries, recently released by INPE and LANL, have been used in the transport calculations. The proposal to use a reflector around the HFTM to get higher dpa rate and lower spatial gradients was thoroughly investigated. The IFMIF neutronics parameters at different deployment stages regarding variation of beam intensity, footprint and energy have been estimated.

Neutronik des Lithiumtargets und des Hochfluss-Testmoduls der International Fusion Materials Irradiation Facility (IFMIF)

Zusammenfassung
Der Bericht beschreibt neue Ergebnisse der im Forschungszentrum Karlsruhe durchgeführten Entwicklungsarbeiten für die Neutronik der International Fusion Materials Irradiation Facility (IFMIF). Ein wichtiger Schritt vorwärts in der Simulation der Neutronenerzeugung der d-Li-Quelle ist durch die Verwendung von Li(d,xn)-Reaktionsquerschnitten aus ausgewerteten Kerndatensätzen erfolgt. Die dazu entwickelte Monte-Carlo-Routine und bei INPE Obninsk neu ausgewertete d-Li-Reaktionsdaten wurden an vorhandenen experimentellen Daten der differentiellen Neutronenausbeute aus deuteronenbestrahlten dicken Lithiumtargets geprüft. Mit der modifizierten Neutronenquelle wurden dreidimensionale Verteilungen des Neutronen- und Photonenflusses, der Verlagerungs- und Gaserzeugungsraten und der nuklearen Erwärmung im Hochfluss-Testmodul (HFTM) berechnet. Um die von den ausgewerteten Kerndaten stammende Unsicherheit abzuschätzen, wurden in den Transportrechnungen zwei verschiedene kürzlich von INPE und LANL herausgegebene Bibliotheken benutzt. Der Vorschlag, den HFTM mit einem Reflektor zu umgeben, um höhere Verlagerungsraten und kleinere räumliche Gradienten zu erreichen, wurde gründlich untersucht. Die IFMIF-Neutronik-Parameter für verschiedene Ausbaustufen hinsichtlich Strahlintensität, Strahlfleckgröße und Deuteronenenergie wurden abgeschätzt.

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